MB-OFDM-UWB系统中干扰信号抑制方法

李德荣，周 泓

（西安邮电大学 陕西 西安 710061）

MB-OFDM-UWB系统中干扰信号抑制方法

李德荣，周 泓

（西安邮电大学 陕西 西安 710061）

基于抑制MB-OFDM-UWB系统中干扰信号的目的，提出了一种抑制系统带宽内干扰信号的新算法。该算法采用两组自适应干扰对消滤波器，利用LMS方法来实现对干扰信号的抑制。通过仿真，在接收端利用频谱和星座图两种途径分析了该算法对干扰信号的抑制效果。仿真结果表明，该算法在不损失带内有用信号电平的情况下，对干扰信号抑制达到30 dB。因此，对UWB信号带内的干扰信号起到了良好的抑制作用。

MB-OFDM-UWB；干扰信号；自适应干扰对消滤波器；LMS；抑制

UWB(超宽带)系统因为具有高速率、低成本、抗多径及高效利用频域资源等诸多优点,所以被广泛认为是一种很有前途的无线通信技术,而MB-OFDM-UWB技术则是UWB技术实现的一种方案,目前已被欧洲ECMA-368标准和国际ISO/IEC26907标准所采纳,并且占有着大量的市场份额[1]。

因UWB信号的传输环境中可能存在大量的干扰信号[2-3],如果这些干扰信号的频点恰巧位于MB-UWB信号的传输带宽内,则会对MB-UWB信号造成干扰,会严重地影响到UWB系统的性能。本文旨在研究尽量抑制传输环境中的干扰信号对MB-UWB系统的影响。当我们能够确定干扰信号的频点范围,就能够采用本文中所提到的方法对干扰信号进行抑制,从而提高MB-UWB系统的性能。

1 干扰抑制的原理和方法

1.1 干扰信号对MB-UWB信号的影响

MB-OFDM-UWB系统在接收端接收的信号为：

式中,in为传输信道中的干扰信号,xn为接收到的MBUWB信号。其中[4]

F为傅里叶反变换矩阵[5]：

此时,对接受到的信号进行FFT变换,则第k路子载波上解调出的数据为：

由式(4)可见,当接收信号混杂了干扰信号之后解调的数据将产生误差。若干扰信号的频点位于或接近UWB系统的传输带宽内,则解调出的星座点出现偏移,因此解调的过程中产生误判,大大地降低了MB-UWB系统的性能。

1.2 干扰信号抑制的方法

在MB-UWB信号的传输环境中可能存在大量的干扰信号,由1.1节可知,这些干扰信号会严重地恶化MB-UWB系统的性能,但是,如果已经确认了干扰信号的频点,就可以运

用自适应干扰对消滤波器对MB-UWB系统中的干扰信号进行抑制。自适应干扰对消滤波器可以自动地跟踪干扰信号频率、消除噪声能力强,而且可以随意地控制滤波器的带宽。

当干扰信号的频点确知,我们只要在滤波器的输入端输入同频率的正弦干扰信号,利用两组自适应干扰对消滤波器来跟踪干扰信号的相位和幅度[6]。其中,自适应干扰对消滤波器的结构图如图1所示。

图1 自适应干扰对消滤波器结构图Fig.1 Adaptive interference cancellation filter structure diagram

假设干扰信号为单音信号时,则式(1)则转变为：

式中,w0为干扰信号频点,Δt为采样间隔。

参考输入端输入一个频点与干扰信号相近的正弦信号,经过采样后一路送入第一组自适应干扰对消滤波器,另一路经过π/2相移送入第二组自适应干扰对消滤波器。滤波器追踪干扰信号的相位和幅度,从而自动调节两组滤波器的权值,达到与干扰信号相同的目的,实现将噪声对消。

自适应干扰对消滤波器的参考输入端的r1和r2分别为：

误差信号为：

两组自适应干扰对消滤波器的输出为：

其中,应用LMS迭代算法,ω1(n)和ω2(n)的更新公式如下所示。

2 仿真分析

为了验证本文中干扰噪声抑制算法,我们将产生的UWB数据中分别叠加单音和双音的干扰信号,然后运用本文中提到的自适应干扰对消滤波器对叠加干扰信号后的UWB信号进行滤波。

对于单音信号,会产生一个干扰频点。如图2(a)中UWB信号在3.86 GHz有一个干扰频点,干扰频点被抑制后的频域图如图2(b)所示。滤波前后星座图如图3所示。

图2 一个干扰频点时滤除前后频域图Fig.2 The frequency domain before and after filtering when one disturbance frequency exists

图3 一个干扰频点滤除前后星座图Fig.3 The constellation map before and after filtering when one disturbance frequency exists

对于双音信号,会产生两个干扰频点。如图4(a)中UWB信号在3.86 GHz和4.04 GHz中分别有一个干扰频点,干扰频点被抑制后的频域图如图4(b)所示。滤波前后星座图如图5所示。

图4 两个干扰频点滤除前后频域图Fig.4 The frequency domain before and after filtering when two disturbance frequencies exist

[2]孙利民,李建中,陈渝,等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3]杨林.无线网络下的网络编码技术研究[D].长沙：国防科学技术大学，2009.

[4]田克,张尘贤,马建,等.无线多跳网络中的机会路由[J].软件学报，2010,21(10)：2542-2553.

[5]马冠骏,许撒龙,林明宏,等.基于网络编码的P2P内容分发性能分析[J].中国科学技术大学学报,2006,36(11)：1237-1240.

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The method of undesired signal suppression in MB-OFDM-UWB system

LI De-rong,ZHOU Hong
(Xiˊan University of posts and Telecommunications,Xi'an 710061,China)

Based on the purpose of suppressing undesired signals on MB-OFDM-UWB systems,the article proposes a new algorithm to suppress undesired signals with two sets of adaptive interference cancellation filter by the LMS method.Through simulation,the article analyzed the undesired signal suppression effect by two ways.Simulation results show that the algorithm proposed in this paper is able to achieve 30 dB signal-to-interference suppression without damaging desired signals.Hence, the algorithm is significant.

MB-OFDM-UWB；undesired signals；adaptive interference cancellation filter；LMS；suppression

TN911

：A

:1674-6236(2015)23-0054-02

2015-02-06稿件编号：201502054

李德荣(1989—)，女，陕西安康人，硕士研究生。研究方向：宽带无线通信技术。